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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht darin, einen verlustarmen Vielschicht-Kondensator
anzugeben, der eine niedrige Induktivität aufweist und insbesondere
für Hochfrequenz-Anwendungen
geeignet ist.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
wird ein Vielschicht-Kondensator mit einem Körper angegeben, der übereinander
angeordnete erste und zweite Elektrodenebenen aufweist, wobei in
jeder ersten Elektrodenebene eine erste Elektrode und in jeder zweiten
Elektrodenebene eine zweite Elektrode angeordnet ist. Die Elektroden
einer jeden Sorte sind leitend miteinander verbunden und von den
Elektroden der jeweils anderen Sorte elektrisch isoliert. In mindestens
einer ersten Elektrodenebene ist eine weitere zweite Elektrode angeordnet,
die von der in dieser Ebene angeordneten ersten Elektrode durch
einen Spalt getrennt ist, bei dem das Verhältnis der Länge zur Breite mindestens drei
beträgt.
Mit einem engen Spalt zwischen den Elektroden verschiedener Polaritäten kann
eine niedrige Induktivität
des Kondensators erzielt werden.
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In
einer besonders vorteilhaften Variante beträgt das Verhältnis der Länge des Spaltes zu seiner Breite
mindestens fünf.
Der Mindestwert kann auch 10 betragen.
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Unter
einem Spalt versteht man einen lang gestreckten Bereich, der frei
von einer Metallisierung oder einer elektrisch leitfähigen Oberfläche ist.
Die Breite des Spaltes beträgt
vorzugsweise maximal 400 Mikrometer. Die Breite des Spaltes kann
auch 200 Mikrometer oder weniger betragen.
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Der
Körper
umfasst dielektrische Schichten, die vorzugsweise Keramikmaterial
enthalten. Die dielektrischen Schichten und die Elektrodenebenen sind
abwechselnd angeordnet. Die ersten und zweiten Elektroden sind zur
Bildung einer Kapazität
vorzugsweise abwechselnd übereinander
angeordnet und bilden einen Elektrodenstapel, der im Körper angeordnet
ist.
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Die
ersten Elektroden umfassen mindestens eine erste Innenelektrode
und einen an der Oberfläche
des Körpers
angeordneten ersten Außenkontakt. Die
zweiten Elektroden umfassen mindestens eine zweite Innenelektrode
und einen an der Oberfläche des
Körpers
angeordneten zweiten Außenkontakt. Im
Körper
sind vorzugsweise mindestens eine erste Innenelektrode und mehrere
zweite Innenelektroden angeordnet.
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Die
Elektroden, zwischen denen der enge Spalt gebildet ist, können auch
als Außenkontakte des
Kondensators vorgesehen sein. Die Elektrodenebene mit den Elektroden
ist in diesem Fall vorzugsweise an der Unterseite des Körpers angeordnet.
An der Oberfläche
des Körpers
ist mindestens ein erster Außenkontakt
angeordnet, der mit der mindestens einen ersten Innenelektrode leitend
verbunden ist. An der Oberfläche
des Körpers
ist ferner mindestens ein zweiter Außenkontakt angeordnet, der mit
mindestens einer der zweiten Innenelektroden leitend verbunden ist.
Zwischen dem ersten und zweiten Außenkontakt ist ein erster Spalt
angeordnet, bei dem das Verhält nis
der Länge
zur Breite den angegebenen Mindestwert nicht unterschreitet.
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Die
Elektroden, zwischen denen der enge Spalt gebildet ist, können auch
im Körper
angeordnete Innenelektroden des Kondensators sein. Die Elektrodenebene
ist in diesem Fall eine im Körper
innen liegende Ebene. Vorzugsweise ist ein erster enger Spalt zwischen
den Außenkontakten
verschiedener Polarität
und ein zweiter enger Spalt zwischen zwei benachbarten Innenelektroden
verschiedener Polarität
gebildet. Beim jeweiligen Spalt unterschreitet das Verhältnis der
Länge zur
Breite den angegebenen Mindestwert nicht.
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Das
nachstehend für
die Anordnung einer ersten und einer zweiten Innenelektrode Gesagte
gilt in entsprechender Weise auch für die Anordnung des ersten
und zweiten Außenkontakts.
Auch die Beschreibung eines zweiten Spaltes ist auf den ersten Spalt übertragbar,
und umgekehrt.
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Es
wird angenommen, dass die ersten Elektroden mit einem ersten Potential,
z. B. Signal, und die zweiten Elektroden mit einem zweiten Potential, z.
B. Masse, beaufschlagt sind. Die jeweilige erste Elektrode, hier
Signalelektrode, ist vorzugsweise durch eine in Form eines Rahmens
ausgebildete weitere zweite Elektrode, hier Masseelektrode, umgeben.
Somit ist die in der Lateralebene innen liegende Signalelektrode
nach außen
hin elektromagnetisch abgeschirmt.
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Das
Anordnen von den ersten und den weiteren zweiten Elektroden in ein
und derselben Ebene kann für
die Abschirmung des Kapazitätselements auch
vorteilhaft sein. Dies ist nachstehend näher ausgeführt.
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Mindestens
eine endständige
Innenelektrode ist vorzugsweise eine Masseelektrode. Vorzugsweise
ist sowohl die oberste als auch die unterste Innenelektrode eine
Masseelektrode. Somit sind die Signalelektroden von oben und von
unten elektromagnetisch abgeschirmt.
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Durch
die hier und nachstehend beschriebenen Maßnahmen zur elektromagnetischen
Abschirmung der signalführenden
Elektroden gelingt es, einerseits einem Energieleck aus dem Kondensator vorzubeugen
und andererseits den Kondensator vor Störsignalen der Umgebung zu schützen.
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Die
Innenelektroden ein und derselben Sorte sind miteinander und mit
dem jeweiligen Außenkontakt
mittels mindestens einer vertikalen elektrischen Verbindung verbunden.
Vorzugsweise sind pro Elektrodensorte mindestens zwei vertikale
elektrische Verbindungen vorgesehen. Die vertikalen elektrischen
Verbindungen können
an der Seitenfläche
des Körpers
angeordnete Bereiche aufweisen. In einer bevorzugten Variante umfassen
die vertikalen elektrischen Verbindungen im Körper angeordnete Durchkontaktierungen
oder Vias. Zur Bildung von Vias werden in der jeweiligen dielektrischen
Schicht Löcher erzeugt
und mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt oder beschichtet.
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Zur
Verbindung der ersten Elektroden ist mindestens eine erste Durchkontaktierung
und zur Verbindung der zweiten Elektroden mindestens eine zweite
Durchkontaktierung vorgesehen. Zur Verbindung der ersten Elektroden
sind vorzugsweise mehrere erste Durchkontaktierungen und zur Verbindung der
zweiten Elektroden mehrere zweite Durchkontaktierungen vorgesehen.
Zumindest ein Teil der zweiten Durchkontaktierungen ist vorzugsweise
entlang des Umfangs des Körpers
verteilt. Dies ist für
die Abschirmung des Kapazitätselements
von Vorteil.
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Zur
Verbindung der ersten Elektroden sind vorzugsweise mehrere erste
Durchkontaktierungen vorgesehen, die zusammen eine Anordnung bilden, die
von mindestens drei weiteren zweiten Durchkontaktierungen umgeben
ist. Die weiteren zweiten Durchkontaktierungen bilden in diesem
Fall eine zusätzliche
elektromagnetische Abschirmung für
die Anordnung der ersten Durchkontaktierungen.
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Zwischen
den benachbarten Elektroden unterschiedlicher Polarität ist vorzugsweise
ein enger Spalt gebildet, dessen Länge zumindest die Hälfte der
Querschnittsgröße oder
der längeren
Seite der Grundfläche
des Körpers
betragen kann. Die Gesamtlänge
des Spaltes kann sogar die Länge
der längeren
Seite der Grundfläche übersteigen,
wenn z. B. mindestens zwei Kanten eines ersten Außenkontakts den
Kanten des zweiten Außenkontakts
oder der zweiten Außenkontakte
gegenüber
stehen. Es können
auch mehrere erste und/oder zweite Außenkontakte mit entsprechend
vielen Spalten vorgesehen sein, wobei es auf die Gesamtlänge aller
Spalte ankommt. Ein besonders langer Spalt wird gebildet, wenn z.
B. der erste Außenkontakt
durch einen zweiten Außenkontakt
rahmenförmig
umgeben ist.
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Die
Spaltlänge
kann durch Vorsprünge
und Ausnehmungen der beiden benachbarten Elektroden erhöht werden,
wobei die Spaltbreite vorzugsweise im Wesentlichen konstant gehalten
wird. Auf den Vorsprung der jeweiligen Elektrode kann eine Durchkontaktierung
treffen.
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Durch
die jeweilige Innenelektrode kann eine elektrisch von dieser isolierte
Durchkontaktierung durchgeführt
sein, die die Elektroden der jeweils anderen Polarität leitend
mitein ander verbindet. Die Durchkontaktierung ist vorzugsweise in
einer Ausnehmung der Innenelektrode angeordnet, wobei für den Abstand
zwischen der Durchkontaktierung und der Innenelektrode vorzugsweise
die Merkmale des engen Spaltes gelten.
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Der
Vielschicht-Kondensator ist vorzugsweise als ein Chip-Kondensator ausgebildet.
Die Außenkontakte
sind vorzugsweise auf der Hauptfläche des Körpers angeordnet, die die Unterseite
des Kondensators bildet. In einer Variante ist der Kondensator für eine Oberflächenmontage – Surface
Mounted Design – oder
eine Flip-Chip-Montage geeignet, was im Hinblick auf eine geringe
Induktivität
der elektrischen Verbindung zwischen dem Kondensator und einem Trägersubstrat,
z. B. einer Leiterplatte oder einem LTCC-Substrat, von Vorteil ist.
LTCC steht für
Low Temperature Cofired Ceramics.
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Die
abwechselnd übereinander
angeordneten ersten und zweiten Elektroden bilden ein Kapazitätselement.
Im Körper
können
mehrere solche Kapazitätselemente
angeordnet sein, die voneinander beabstandet sind. Die Kapazitätselemente
können galvanisch
voneinander getrennt und über
eigene Außenkontakte
kontaktierbar sein. Sie können
aber auch alle einen gemeinsamen Außenkontakt, vorzugsweise den
Massekontakt, aufweisen. In einer Variante kann mindestens eine
Innenelektrode vorgesehen sein, die für mindestens zwei Kapazitätselemente,
vorzugsweise für
alle Kapazitätselemente, gemeinsam
ist. Die Kapazitätselemente
können
elektrisch in Serie oder parallel geschaltet sein.
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Gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird ein Vielschicht-Kondensator mit einem Körper angegeben, in dem abwechselnd
erste und zweite Innenelektroden angeordnet sind. Zur Verbindung
von ersten Innenelektroden sind mindestens zwei erste Durchkontaktierungen
vorgesehen, die im Körper
angeordnet sind. Zur Verbindung von zweiten Innenelektroden sind
vorzugsweise mindestens zwei im Körper angeordnete zweite Durchkontaktierungen
vorgesehen.
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Die
Merkmale des Vielschicht-Kondensators gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform sind
kombinierbar mit dem Vielschicht-Kondensator gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform.
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Es
wird als Vorteil betrachtet, wenn die Elektroden frei von spitzen
Winkeln sind, da spitze Winkel zu einer hohen Feldstärke und
daher zu einer unerwünschten
Abstrahlung der elektromagnetischen Energie führen können. Ein spitzer Winkel kann
z. B. durch zwei Kanten der jeweiligen Elektrode gebildet sein,
die unter einem Winkel von kleiner oder gleich 90° aufeinander
zulaufen. Die Elektroden weisen daher vorzugsweise abgerundete oder
zumindest abgeflachte Eckbereiche auf. Insbesondere ist es vorteilhaft,
wenn Vorsprünge
oder Ausnehmungen der jeweiligen Elektrode frei von spitzen Winkeln
sind.
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Der
angegebene Vielschicht-Kondensator wird nun anhand von schematischen
und nicht maßstabgetreuen
Figuren erläutert.
Es zeigen:
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1A im
Querschnitt ein Vielschicht-Kondensator mit einem Kapazitätselement;
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1B Draufsicht
auf eine erste Elektrodenebene des Vielschicht-Kondensators;
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1C Draufsicht
auf eine zweite Elektrodenebene des Vielschicht-Kondensators;
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2A, 2B, 2C jeweils
eine Variante zur Anordnung von Außenkontakten auf der Unterseite
des Körpers;
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3A im
Querschnitt einen weiteren Vielschicht-Kondensator;
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3B Draufsicht
auf eine erste Elektrodenebene des Vielschicht-Kondensators gemäß der 3A;
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3C Draufsicht
auf eine zweite Elektrodenebene des Vielschicht-Kondensators gemäß der 3A;
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3D ausschnittsweise
in perspektivischer Ansicht die Elektrodenebenen des Kondensators
gemäß den 3A–3C;
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4A, 4B jeweils
eine Variante zur Anordnung von Außenkontakten auf der Unterseite des
Körpers,
der mehrere Kapazitätselemente
umfasst.
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In
den Figuren 1A, 1B, 1C sind verschiedene
Ansichten eines oberflächenmontierbaren
Vielschicht-Kondensators gezeigt, der einen Körper aufweist. Im Körper ist
ein vielschichtiges Kapazitätselement
angeordnet, d. h. eine Kapazität
mit abwechselnd angeordneten ersten und zweiten Elektroden. Der
Körper
weist erste und zweite Elektrodenebenen und dielektrische Schichten 1 auf.
Die Elektrodenebenen und die dielektrischen Schichten sind abwechselnd
angeordnet.
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In
der 1B ist die Ansicht der jeweiligen ersten Elektrodenebene,
in einer Variante inklusive der untersten Elekt rodenebene, und in
der 1C die Ansicht der jeweiligen zweiten Elektrodenebene, vorzugsweise
ausgenommen der obersten zweiten Elektrodenebene, gezeigt. Die unterste
Elektrodenebene kann auch anderweitig ausgestaltet sein. Die oberste
Elektrode weist vorzugsweise keine Öffnungen 12a auf.
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Die
ersten Elektroden umfassen mehrere erste Innenelektroden 2 und
einen ersten Außenkontakt 4.
Die zweiten Elektroden umfassen mehrere zweite Innenelektroden 3, 6 und
einen zweiten Außenkontakt 5.
In der jeweiligen zweiten Elektrodenebene ist dabei eine zweite
Innenelektrode 3 angeordnet. In der jeweiligen ersten Elektrodenebene
ist eine erste Innenelektrode 2 und eine weitere zweite
Innenelektrode 6 angeordnet. Die ersten und zweiten Innenelektroden 2, 3 sind übereinander
angeordnet, wodurch das Kapazitätselement
im Wesentlichen gebildet ist. Ein relativ kleiner Teil des Kapazitätselements
ist beispielsweise durch einander gegenüber liegende Elektroden 2 und 6 oder
anderweitig gebildet.
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Die
ersten Innenelektroden 2 sind miteinander und mit dem ersten
Außenkontakt 4 mittels
der ersten Durchkontaktierungen 16 leitend verbunden. Die
zweiten Innenelektroden 3, 6 sind miteinander und
mit dem zweiten Außenkontakt 5 mittels
den zweiten Durchkontaktierungen 15 leitend verbunden. Die
jeweilige Durchkontaktierung verläuft von unten nach oben vorzugsweise
von der untersten Elektrodenebene bis zu einer der oberen Elektrodenebenen oder
bis zur obersten Elektrodenebene. Jede Durchkontaktierung umfasst
so genannte Vias, d. h. in der jeweiligen dielektrischen Schicht
angeordnete elektrisch leitende Strukturen, die zwei Elektrodenebenen
miteinander verbinden. Die Vias, die zusammen die jeweilige Durchkontaktierung
bilden, sind vorzugsweise übereinander
angeordnet. Sie können aber
auch versetzt zueinander angeordnet sein. geordnet. Sie können aber
auch versetzt zueinander angeordnet sein.
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Die
Vias der ersten Durchkontaktierungen 16 treffen auf die
ersten Innenelektroden 2, siehe 1A, insbesondere
auf die Vorsprünge
der ersten Innenelektroden 2, siehe 1B. Die
Vias der zweiten Durchkontaktierungen 15 treffen in den
zweiten Elektrodenebenen auf die zweiten Innenelektroden 3 (1C)
und in den ersten Elektrodenebenen auf die Vorsprünge der
weiteren zweiten Innenelektroden 6 (1B).
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Der
erste Außenkontakt 4 ist
vorzugsweise ein signalführender
elektrischer Kontakt und der zweite Außenkontakt 5 ein Massekontakt.
Die Außenkontakte 4, 5 sind
auf der Unterseite, d. h. auf der Oberfläche des Körpers, angeordnet.
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Jede
erste Innenelektrode 2 ist von einer in Form eines Rahmens
angegebenen zweiten Innenelektrode 6 umgeben. Zwischen
nebeneinander angeordneten ersten und zweiten Innenelektroden 3, 6 ist ein
enger Spalt 12 gebildet, der frei von einer Metallisierung
ist. Der Spalt 12 ist mit einem dielektrischen Material
ausgefüllt.
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Diese
Beschreibung gilt in einer Variante auch für den ersten Außenkontakt 4,
der vom rahmenförmigen
zweiten Außenkontakt 5 umgeben
ist. Die Ausgestaltung der untersten Elektrodenebene kann allerdings
von derjenigen der innen liegenden ersten Elektrodenebenen unterschiedlich
sein. Beispiele dafür
sind in den 2A, 2B und 2C zu
finden. Der zweite Außenkontakt 5 kann
insbesondere breiter ausgeführt
sein als die rahmenförmigen zweiten
Innenelektroden 6, vgl. 1B und 2A.
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Die
zweiten Innenelektroden 3, die vorzugsweise mit Masse verbunden
sind, umfassen die oberste Innenelektrode 10 sowie die
unterste Innenelektrode 11. Der zwischen den endständigen Innenelektroden 10, 11 angeordnete
Elektrodenstapel ist somit von oben und unten elektromagnetisch
abgeschirmt. Die im Randbereich der jeweiligen Elektrodenebene angeordneten
weiteren zweiten Innenelektroden 6 dienen insbesondere
zur elektromagnetischen Abschirmung des Elektrodenstapels in Lateralrichtung.
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Die
oberste Elektrode ist in der Variante gemäß der 1A als
eine Innenelektrode 10 ausgebildet. Die oberste Elektrode
kann aber auch an der Oberfläche
des Körpers
angeordnet sein.
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Die
zweite Innenelektrode 6 sowie die erste Innenelektrode 2 weisen
jeweils vorzugsweise abgerundete Vorsprünge und Ausnehmungen auf, wobei ein
Vorsprung der zweiten Innenelektrode in eine Ausnehmung der ersten
Innenelektrode hinein ragt, so dass die Breite des Spaltes 12 über die
gesamte Länge
vorzugsweise gleich bleibt. Diese Vorsprünge und Ausnehmungen verlängern einerseits
die Spaltlänge
und dienen andererseits als Landing-Flächen für die Vias der jeweiligen Durchkontaktierung.
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Die
Fläche
der ersten Innenelektroden 2 ist vorzugsweise kleiner als
die Fläche
der zweiten Innenelektroden 3, 10, zwischen denen
sie angeordnet ist, da ein Teil der jeweiligen ersten Elektrodenebene von
der weiteren zweiten Innenelektrode 6 belegt ist.
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Die äußeren Kanten
der Innenelektroden, insbesondere der eine größere Grundfläche aufweisenden
zweiten Innenelektroden 3, 6, sind vorzugsweise
von der Oberfläche
des Körpers
zurückgezogen.
Unter der Grundfläche
wird hier auch die von der rahmenförmigen Elektrode 6 umspannte
Fläche
verstanden. Dies be deutet, dass die Grundfläche der zweiten Innenelektroden 3, 6 kleiner
ist als die Grundfläche
des Körpers,
so dass zwischen der Seitenfläche
des Körpers
und der jeweiligen zweiten Innenelektrode eine seitliche Isolierzone 7c gebildet ist.
Die oberste dielektrische Schicht bildet eine horizontale Isolierzone 7a.
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Die
seitlichen Isolierzonen 7c und die horizontale Isolierzone 7a können die
gleichen Stärken aufweisen.
Sie können
auch unterschiedliche Stärken
aufweisen. Insbesondere kann in einer Variante auf die seitlichen
Isolierzonen 7c verzichtet werden, oder die seitlichen
Isolierzonen 7c können
dünner
als die horizontale Isolierzone 7a ausgeführt werden.
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Die
endständige
dielektrische Schicht 7b ist z. B. in der in 1A dargestellten
Variante zumindest im Randbereich weitgehend feldfrei und vorzugsweise
mindestens so dick wie die im aktiven Volumen des Körpers innen
liegenden dielektrischen Schichten. In der Variante gemäß der 3A ist
der weitgehend feldfreie Bereich der untersten Schicht 7b gegenüber der 1A vergrößert.
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Die
Ecken der Elektroden 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11 sind
vorzugsweise abgerundet.
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In
den großflächig ausgebildeten
zweiten Innenelektroden 3 sind Öffnungen 12a vorgesehen, durch
die die ersten Durchkontaktierungen 16 durchgeführt sind.
Die Querschnittsgröße dieser Öffnungen
ist vorzugsweise so gewählt,
dass der Abstand zwischen der jeweiligen ersten Durchkontaktierung 16 und
der zweiten Innenelektrode 3 nicht größer ist als die Breite des
Spaltes 12.
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In
den Öffnungen 12a können auch – wie in der
Figur 1A angedeutet – Leiterflächen (Via-Landings)
angeordnet sein, deren Querschnittsgröße diejenige der jeweiligen
ersten Durchkontaktierung 16 übersteigt. Die Querschnittsgröße der Leiterfläche ist
abhängig
von der Größe der Öffnung 12a so
gewählt,
dass der Abstand zwischen dieser Leiterfläche und der zweiten Innenelektrode 3 nicht
größer ist
als die Breite des Spaltes 12.
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In
den ersten Innenelektroden 2 können auch Öffnungen ausgebildet sein,
durch die die zweiten Durchkontaktierungen 15 hindurch
geführt
sind. Auf diese in der 1B nicht gezeigten Öffnungen trifft
in entsprechender Weise die Beschreibung der Öffnungen 12a zu.
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Die
zweiten Durchkontaktierungen 15 sind vorzugsweise im Randbereich
des Körpers
angeordnet und entlang des Umfangs des Körpers verteilt. Die ersten
Durchkontaktierungen 16 sind beispielsweise wie in der
Variante gemäß den Figuren 1A–1C entlang
des Umfangs des Körpers verteilt
und können
insbesondere im Randbereich der ersten Innenelektrode 2 angeordnet
sein. Die ersten Durchkontaktierungen 16 können aber
auch wie in der Variante gemäß den 3A–3C in
einem mittleren Bereich der ersten Innenelektrode 2 angeordnet
sein. Auch Kombinationen dieser Varianten sind möglich.
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In
den 2A, 2B und 2C sind
verschiedene Möglichkeiten
zur Ausgestaltung des Footprints, d. h. zur Auslegung der Außenkontakte des
Kondensators, gezeigt. Unter einem Footprint versteht man die Anordnung
der Außenkontakte.
Mit Punkten sind Stellen gekennzeichnet, an denen die Durchkontaktierungen 15, 16 auf
den ersten Außenkontakt 4 oder
den zweiten Außenkontakt 5 treffen. Mehrere
erste Durchkontaktierungen 16 sind dabei an den ersten
Außenkontakt 4 und
mehrere zweite Durchkontaktierungen 15 an den zweiten Außenkontakt 5 angeschlossen.
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In
der 1A ist, ähnlich
wie dies in der 1B für die ersten und zweiten Innenelektroden 2, 6 gezeigt
wurde, der erste Außenkontakt 4 in
einem mittleren Bereich der untersten Elektrodenebene angeordnet.
Der zweite Außenkontakt 5 ist
in Form eines Rahmens ausgebildet und im Randbereich der untersten
Elektrodenebene angeordnet, wobei er den ersten Außenkontakt 4 umgibt.
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Die
Außenkontakte 4, 5 können nebeneinander
angeordnet sein, wobei pro Polarität mindestens ein Außenkontakt
vorgesehen ist (2B, 2C). Der
erste Außenkontakt 4 kann
beispielsweise, wie in der 2B angedeutet,
zwischen zwei zweiten Außenkontakten 5 angeordnet
sein. In allen Varianten ist zwischen den Außenkontakten 4, 5 ein
enger Spalt 12 gebildet. Die Spaltbreite beträgt vorzugsweise
maximal 400 μm.
Dies gilt vorzugsweise auch für die 1B.
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Durch
eine parallele Verschaltung von mehreren ersten (oder zweiten) Elektroden
gelingt es, die Induktivität
der elektrischen Verbindungen zwischen den Elektroden zu reduzieren.
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In
den 3A, 3B und 3C ist
ein weiterer Vielschicht-Kondensator
mit einer Kapazität vorgestellt,
bei dem der erste Außenkontakt 4 im
Mittelbereich der untersten Elektrodenebene angeordnet ist. Bis
auf die erläuterten
Unterschiede gilt hierbei die Beschreibung der 1A bis 2A.
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In
der 3B ist die Ansicht der jeweiligen ersten Elektrodenebene
und in der 3C die Ansicht der jeweiligen zweiten
Elektrodenebene des Kondensators gemäß der 3A gezeigt,
mit Ausnahme der obersten Elektrodenebene und der untersten Elektrodenebene.
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In
dieser Variante sind mehrere parallel geschaltete erste Durchkontaktierungen 16 im
Mittelbereich der jeweiligen Lateralebene oder des Körpers angeordnet.
Sie bilden zusammen eine kompakte, niederinduktive vertikale elektrische
Verbindung zur Verbindung der ersten Elektroden, d. h. der ersten
Innenelektroden 2 mit dem ersten Außenkontakt 4. Die Vias,
die die ersten Durchkontaktierungen 16 bilden, treffen
auf eine Leitfläche 13,
die in der zweiten Elektrodenebene angeordnet ist (3C),
und – in
der jeweiligen ersten Elektrodenebene – auf die jeweilige erste Innenelektrode 2 (3B).
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Die
zweiten Durchkontaktierungen umfassen im Randbereich angeordnete,
bereits in Zusammenhang mit den 1A, 1B, 1C beschriebene zweite
Durchkontaktierungen 15 sowie mittig angeordnete weitere
zweite Durchkontaktierungen 17, die die niederinduktive
vertikale elektrische Verbindung – d. h. die Anordnung der ersten
Durchkontaktierungen 16 – umgeben. Diese Anordnung
ist in Lateralrichtungen in erster Linie durch die Durchkontaktierungen 17 abgeschirmt.
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Die
zweiten Durchkontaktierungen 17 bilden vier Gruppen mit
jeweils drei Durchkontaktierungen, wobei jede Gruppe durch eine Öffnung 19 der
ersten Innenelektrode 2 geführt ist. Für jede Gruppe ist dabei eine
eigene Öffnung 19 vorgesehen.
Die ersten Durchkontaktierungen 16 sind durch eine Öffnung 20 der
zweiten Innenelektrode 3 durchgeführt. Für die Öffnungen 19, 20 trifft
die Beschreibung entsprechend der in der 1C erläuterten Öffnung 12a zu. Die
Beschreibung der 1A–1C gilt
auch für den
Abstand zwischen den Durchkontaktierun gen der jeweiligen Polarität und der
Innenelektrode der jeweils anderen Polarität. In jeder der Öffnungen 12a, 19, 20 ist
zwischen der darin angeordneten Durchkontaktierung und der Innenelektrode
der jeweils anderen Polarität
ein enger geschlossener oder ringförmiger Zwischenraum gebildet,
der bezüglich
seiner Breite vorzugsweise die Eigenschaften des Spaltes 12 aufweist.
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In
den1A und 3B ist
zu sehen, dass die zweiten Durchkontaktierungen 15, die
die ersten Innenelektroden 2 umgeben, diese in Lateralrichtungen
nach außen
hin abschirmen, womit einer unerwünschten Energieabstrahlung
und dem Eindringen von Störungen
in den aktiven Bereich des Kapazitätelements vorgebeugt werden
kann.
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Die
Elektrodenebenen des in den 3A–3C erläuterten
Vielschicht-Kondensators sind ausschnittsweise (nur der Mittelbereich)
in einer perspektivischen Ansicht in der 3D gezeigt,
wobei jede erste vertikale elektrische Verbindung 16a mehrere
erste Durchkontaktierungen 16 und jede zweite vertikale
elektrische Verbindung 17a mehrere, in diesem Fall drei
zweite Durchkontaktierungen 17 umfasst.
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Der
angegebene Vielschicht-Kondensator zeichnet sich durch eine geringe
Induktivität
und niedrige Energieverluste insbesondere im Hochfrequenzbereich
aus.
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Der
Körper
kann neben dem bereits erläuterten
Kapazitätselement
mindestens ein weiteres Kapazitätselement
umfassen, das vorzugsweise ähnliche
wesentliche Eigenschaften aufweist und beispielsweise neben dem
ersten Kapazitätselement angeordnet
ist. Die Kapazitätselemente
können
im Körper
elektrisch miteinander verbunden sein. Sie können aber auch elektrisch von einander
isoliert sein. Beispielhafte Anordnungen der Außenkontakte 4, 5 von
vier verschiedenen Kapazitätselementen sind
in den 4A, 4B gezeigt.
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In
der Variante gemäß der 4A sind
alle Kapazitätselemente
an einen gemeinsamen masseführenden
zweiten Außenkontakt 5 angeschlossen, wobei
für jedes
Kapazitätselement
ein eigener signalführender
erster Außenkontakt 4 vorgesehen
ist. Im zweiten Außenkontakt 5 sind
Fenster mit abgerundeten Ecken vorgesehen, wobei in jedem Fenster
ein erster Außenkontakt 4 angeordnet
ist, der auch abgerundete Ecken aufweist. Auch die nach außen weisenden
Ecken des zweiten Außenkontakts 5 sind vorzugsweise
abgerundet.
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Der
zweite Außenkontakt 5 bildet
also eine Art Horde zur Aufnahme einer Vielzahl von ersten Außenkontakten 4.
Die ersten Außenkontakte 4 bilden
vorzugsweise eine Matrix-ähnliche
Anordnung.
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Zwischen
dem zweiten Außenkontakt 5 und jedem
ersten Außenkontakt 4 ist
ein enger Spalt 12 mit bereits erläuterten Eigenschaften angeordnet.
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Die
Kapazitätselemente
können
auch wie in der in 4B vorgestellten Variante voneinander
getrennte zweite Außenkontakte 5 aufweisen.
Die Außenkontakte 5 von
verschiedenen Kapazitätselementen
sind durch einen vorzugsweise engen Spalt 7d voneinander
getrennt. Jeder Außenkontakt 5,
der die Form eines Rahmens hat, weist vorzugsweise abgerundete nach
innen und nach außen
weisende Ecken auf.
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Die
Anordnung der Außenkontakte 4, 5 ist vorzugsweise
symmetrisch bezüglich
mindestens einer Achse.
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Der
angegebene Vielschicht-Kondensator ist auf die in den Figuren gezeigten
Beispiele nicht beschränkt.
Die Materialauswahl, die Ausgestaltung von Durchkontaktierungen
bzw. vertikalen elektrischen Verbindungen, sowie die Ausgestaltung
von Außenkontakten
und Innenelektroden ist auf konkrete Angaben nicht beschränkt. Die
Positionierung sowie die Anzahl der ersten und/oder zweiten Durchkontaktierungen
kann im Prinzip beliebig sein. Elektrische Eigenschaften des Kondensators
z. B. bezüglich
des Induktivitäts-
oder des Kapazitätswertes
können
an die jeweilige Anwendung angepasst sein.
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Der
Körper
kann in Form eines Quaders oder eines Zylinders ausgebildet sein.
Der Körper
kann im Querschnitt auch ein Polygon sein. Die Grundfläche mindestens
einer der zweiten Elektroden ist vorzugsweise größer als diejenige der ersten
Elektroden.
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- 1
- dielektrische
Schichten des Körpers
- 2
- erste
Innenelektroden
- 3,
6
- zweite
Innenelektroden
- 4
- erster
Außenkontakt
- 5
- zweiter
Außenkontakt
- 7a
- horizontale
Isolierzone, gebildet durch die oberste
-
- dielektrische
Schicht
- 7c
- seitliche
Isolationszone
- 7b
- unterste
dielektrische Schicht des Körpers
- 7d
- Spalt
- 10
- oberste
Innenelektrode
- 11
- unterste
Innenelektrode
- 12
- Spalt
- 12a
- Ausnehmung
- 13
- Durchkontaktierung
- 15
- zweite
Durchkontaktierung
- 16
- erste
Durchkontaktierung
- 16a
- erste
elektrische Verbindung
- 17
- zweite
Durchkontaktierung
- 17a
- zweite
elektrische Verbindung
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Ausnehmung